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复合PID-模糊控制在ABS中的应用研究

作　者: 俞琳琳
导　师: 张思杰
学　校: 重庆大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 防抱死制动系统 PID控制 模糊控制 复合 路面
分类号: TP273.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


防抱死制动系统(Anti-lock Braking System-ABS)作为一种汽车主动安全装置,能够在制动时保证汽车的操控性与稳定性,并减少制动距离,有效避免追尾、侧滑、失去转向等险情的发生,从而确保驾乘人员的生命财产安全,但是由于行驶道路的复杂多变,ABS往往在不同路面上的适应性表现不足。因此本文尝试用复合PID-模糊控制技术来提高ABS的适应能力,并围绕这一中心展开讨论。首先在绪论部分提出了本文的出发点是ABS三个发展趋势之一的控制方法的改进;随后对ABS的基本组成、安装形式,以及基本的控制原理进行了简单的介绍,以便于展开进一步的研究工作;最后重点对汽车建模、复合PID-模糊控制算法,以及仿真分析进行了详细阐述。最后一部分作为重点进行阐述时又分为三个方面:在进行汽车建模分析时,分别从不同的角度介绍了单轮车辆模型、四轮车辆模型,以及ADAMS/Car下的整车模型,这些不同的模型由于研究需要不同而应用于不同的研究领域;PID-模糊控制算法方面,首先是分别研究了PID控制与模糊控制,给出PID控制参数整定方法,并对模糊控制的原理、应用发展情况、设计方法进行介绍,最后正式提出了以PID与模糊综合控制、模糊自适应整定PID控制、二维PID-模糊控制、分解式PID-模糊控制为代表的四种复合PID-模糊控制结构,并对部分控制算法进行了推导与分析;为了验证基于各种控制方法的ABS性能,分别在高附着系数路面、低附着系数路面、高-低附着系数对接路面、低-高附着系数对接路面,采用单轮车辆模型,对PID控制、模糊控制,以及一种复合PID-模糊控制进行仿真验证,结果表明复合PID-模糊控制虽然在部分路面上也表现不佳,但相比其它两种控制方式在适应性方面已有很大提高,达到了课题预期的研究目标。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 课题的背景  7
  1.2 ABS 的控制策略  7-8
  1.3 ABS 的研究与应用  8-9
  1.4 论文结构及研究内容  9-11
2 汽车防抱死制动系统综述  11-19
  2.1 ABS 的基本结构  11-13
    2.1.1 轮速传感器  11-12
    2.1.2 液压调节装置  12-13
    2.1.3 电子控制单元  13
  2.2 ABS 的安装形式  13-14
  2.3 ABS 控制理论基础  14-18
    2.3.1 ABS 的控制目标  14-16
    2.3.2 滑移率附着系数曲线  16-17
    2.3.3 ABS 控制算法简述  17-18
  2.4 本章小结  18-19
3 汽车动力学模型的建立  19-29
  3.1 建模的方法与类型  19-20
    3.1.1 汽车建模的方法  19
    3.1.2 图形建模下的模型分类  19-20
  3.2 单轮车辆模型  20-23
    3.2.1 车体模型  20
    3.2.2 轮胎模型  20-23
    3.2.3 制动器模型  23
  3.3 四轮车辆模型  23-25
  3.4 ADAMS/Car 下的整车模型  25-28
    3.4.1 ADAMS/Car 软件简述  25-26
    3.4.2 ADAMS/Car 下的整车模型  26-28
  3.5 本章小结  28-29
4 PID-模糊控制理论  29-43
  4.1 PID 控制  29-31
    4.1.1 PID 控制原理  29-30
    4.1.2 PID 参数整定  30-31
  4.2 模糊控制  31-35
    4.2.1 模糊理论概述  31-32
    4.2.2 模糊控制的应用  32
    4.2.3 模糊控制原理  32-33
    4.2.4 模糊控制器的设计  33-35
  4.3 复合PID-模糊控制  35-42
    4.3.1 复合PID-模糊控制的分类  35-36
    4.3.2 PID 与模糊综合控制  36
    4.3.3 模糊自适应整定PID 控制  36-38
    4.3.4 二维PID-模糊控制  38-39
    4.3.5 分解式PID-模糊控制  39-42
  4.4 本章小结  42-43
5 ABS 控制策略及仿真分析  43-56
  5.1 仿真环境的建立  43
  5.2 单轮车辆模型的设计  43-45
  5.3 PID 控制仿真  45-47
  5.4 模糊控制仿真  47-51
    5.4.1 变量的模糊化  47-48
    5.4.2 模糊规则与推理  48-49
    5.4.3 ABS 仿真分析  49-51
  5.5 复合PID-模糊控制仿真  51-54
  5.6 控制器的对比分析  54-55
  5.7 本章小结  55-56
6 总结与展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
附录  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 模糊控制、模糊控制系统
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